JP3824974B2

JP3824974B2 - ラマン光増幅システム

Info

Publication number: JP3824974B2
Application number: JP2002199115A
Authority: JP
Inventors: 芳博江森
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2022-07-08
Also published as: DE60206109D1; CA2393030A1; JP2003092446A; EP1276256A3; EP1276256B1; US6927896B2; CN100452689C; US20030025988A1; EP1276256A2; CN1398080A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラマン光増幅に関し、例えば、ＷＤＭシステムに利用するのに適するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネット取引きの増加に伴って情報伝送量が急増し、他の分野でも情報伝送量が増加している。情報伝送量の増加につれて伝送システムの伝送容量の増大化、高密度化が要求されている。このため、ＷＤＭ伝送システム（波長多重伝送システム）では、伝送帯域がＣバンド(1530〜1560nm)からＬバンド（1560〜1620nm）へ拡張され、更に、Ｓバンド（1475〜1510nm）へ拡張されている。図６（ａ）にＷＤＭ伝送システムの一例を示す。このＷＤＭ伝送システムは、中継器１０にバンド別集中型増幅器１１が使用され、分布増幅用励起光源１２が内蔵されている。
【０００３】
図６（ａ）のＷＤＭ伝送システムの送信器１３から送信されたＷＤＭ光信号は、伝送路を増幅媒体とする光ファイバ増幅器１４でラマン増幅され、中継器１０で光増幅される。この場合、各中継器１０に入力されたＷＤＭ光信号は、分波器１５で分波され、それぞれの中継器１０に内蔵されている各帯域ごとに動作する光増幅器１１により増幅され、合波器１６で合波されて出力される。この増幅に先立って、中継器１０の分布増幅用励起光源１２からの励起光により、伝送路を増幅媒体とする光ファイバ増幅器１４によりＷＤＭ光信号がラマン増幅される。
【０００４】
図６（ａ）の送信器１３から送信されるＳバンド、Ｃバンド、Ｌバンドの３つのバンドのＷＤＭ光信号を伝送する場合、それら光信号は伝送路への入力光レベルのまま中継器１０から出力されるのが理想であるが、実際は、ファイバロスの波長依存性、信号間のラマン効果、集中型増幅器の特性によって出力レベルに偏差が生じる。特に、Ｓバンド信号のパワー不足が顕著に現れる。信号間のラマン効果は、短波長光が長波長光を増幅するために、短波長光のエネルギーが長波長光へ奪われて損失となることである。また、80kmの長さの光ファイバでＷＤＭ光信号を伝送した場合、ＷＤＭ光信号は図７に示すようなファイバロスを受けることになる。図６（ａ）のＯ点（中継器１０の手前）における理想的なＷＤＭ出力の例を図６（ｂ）に、ファイバロスのみを考慮したＷＤＭ出力の例を図６（ｃ）に、信号間のラマン効果のみを考慮したＷＤＭ出力の例を図６（ｄ）に示す。ここでは、Ｓバンド用集中型増幅器の利得がＣバンド用、Ｌバンド用のそれよりも小さいことを前提としている。
【０００５】
３バンド伝送において、Ｓバンド信号のパワー不足を補って、３つのバンドの出力レベルをフラットにする方法として、Ｓバンドの光信号の入力レベルを、他のバンドの光信号の入力レベルよりも高くする方法がある。これとは別に、中継器に分布型ラマン増幅器を使用し、その分布型ラマン増幅器でＳバンド信号だけを増幅する方法もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
中継器に分布型ラマン増幅器を用いたＷＤＭ伝送システムでは、最大の利得が得られる波長帯域（例えばＳバンド）の平坦性のみに注目して励起波長の設計を行うと、図８のように設計対象とした波長帯よりも長波長側の帯域（Ｃバンド）に利得のリップルＡができることがある。図８のリップルＡは1530nmにあり、これは波長1413nmの励起光から生じたものである。リップルＡが存在するバンド（Ｃバンド）の光信号が同時に用いられている場合には、その信号レべルの平坦性に悪影響を及ぼす。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
ＷＤＭ信号の伝送において、中継器を構成する光増幅器からフラットな出力を得るためには、光増幅器にレベルのフラットなＷＤＭ信号を入力するのが好ましい。そのためには、ＷＤＭ信号に信号間のラマン効果とファイバロスの波長依存性を打ち消すようなラマン利得を与えて、光増幅器へ入力するＷＤＭ信号のレベルをフラットにすることが望まれる。本発明のラマン光増幅システムは、短波長側の帯域に対する分布型ラマン増幅利得が長波長側の信号帯域内に与える前記リップルを打ち消すものである。そのために次のような構成とした。
【０００８】
本発明のラマン光増幅システムは、二以上の信号帯域のＷＤＭ光信号の中から、最短波長帯域側からなる短波長側のＷＤＭ光信号を分布型のラマン光増幅器で光増幅する光増幅システムにおいて、前記ＷＤＭ光信号の信号帯域内に励起光の最長励起波長よりも 17 〜 18THz 長い波長帯が含まれ、前記複数の励起光の中の最長励起波長とその次に短い励起波長とを周波数で0.2〜1.4THz異なる波長間隔に設定することにより、前記短波長側の帯域に対するラマン増幅利得が前記最長励起波長よりも 17 〜 18THz 長波長側の波長を含む信号帯域内に与えるリップルを打ち消すようにした。
【０００９】
この場合、上記のように信号帯域が二つ以上に分割されていなくても、最長励起波長と、その次に短い波長とが、周波数で0.2〜1.4THz異なる波長間隔に設定されており、かつ最長励起波長よりも17〜18THz長い波長帯が信号帯域内に位置して、短波長側の帯域に対するラマン増幅利得が長波長側の信号帯域内に与えるリップルを打ち消す場合も、本発明のシステムに該当する。
【００１０】
【発明の実施形態１】
本発明のラマン光増幅システムの実施形態の一例を以下に説明する。このラマン光増幅システムは、ＷＤＭ伝送システムの送信器から送信されて光伝送路により伝送されるＷＤＭ光信号の帯域を、Ｓバンド、Ｃバンド、Ｌバンドの３バンドとし、それぞれの伝送帯域の帯域幅を20nm以上とし、光伝送路の途中に中継器と、光ファイバによる分布型のラマン光増幅器と、当該分布型のラマン光増幅器へ励起光を供給する分布増幅用励起光源を設けてある。
【００１１】
前記送信器から送信される３バンドのＷＤＭ光信号は、光伝送路の途中に設けてある前記分布型のラマン光増幅器において光増幅される。この場合、分布型のラマン光増幅器に分布増幅用励起光源から波長の異なる複数の励起光が供給され、その励起光によりＷＤＭ光信号がラマン増幅される。分布増幅用励起光源からの励起光による励起は前方励起でも、後方励起でも、双方向励起でもよい。従来の技術におけるＳバンド用励起光の波長とパワーの関係を表１、表２に示す。表１は波長nm表記、表２は周波数THz表記である。
【００１２】
【表１】

【００１３】
【表２】

【００１４】
この場合、最短波長帯域側であるＳバンド用の励起光の中で、最長励起波長とその次に短い励起波長との間隔は3.3THzとなっており、その結果ＷＤＭ光信号の出力に図１のようなリップルＡと谷Ｂが生ずる。このリップルＡと谷Ｂとの間は図２のように約1THzの周波数差である。本発明のラマン光増幅システムでは、前記リップルＡを谷Ｂの位置（周波数）に発生させる（シフトさせる）ことにより、リップルＡを解消（キャンセル）してＷＤＭ出力を平坦化するようにしてある。そのために、分布増幅用励起光源から発生される複数の励起光の中の最長励起波長とその次に短い励起波長とを、周波数で0.2〜1.4THz異なる波長間隔に設定した。具体的な波長とパワーについては表３、表４に示す。表３はnm、表４はTHz表記である。本実施例では前記最長励起波長とその次に短い励起波長との差は周波数で1.2THzとなっている。
【００１５】
【表３】

【００１６】
【表４】

【００１７】
これにより、光伝送路を用いて伝送される二以上の信号帯域のＷＤＭ光信号の正味利得（Netgain：loss）を図３のように平坦化させて、Ｓバンド部分を図４のように、Ｃバンド部分を図５のように平坦にした。
【００１８】
【発明の実施形態２】
実施形態１においては、ＳバンドとＣバンドの中間の波長帯（1510〜1530nm）は信号帯域として使用しないと仮定しているが、集中型増幅器として二つの信号帯域を同時に増幅できるものが用意できるのであれば、これら二つの帯域を連続的に利用することができる。このような場合であっても、分布型増幅用の励起光の最長励起波長よりも17〜18THz長い波長帯が信号帯域内に位置している場合には、実施形態１と同様に、最長励起波長と、その次に短い波長とが、周波数で0.2〜1.4THz異なる波長間隔に設定することで、分布型増幅器から出力されるWDM信号のリップルを小さくすることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、分布増幅用励起光源から発生される複数の励起光中の最長励起波長とその次に短い励起波長とを、周波数で0.2〜1.4THz異なる波長間隔に設定したので、一波長励起のラマン利得がもつ凹凸（谷とリップル）が互いに打ち消し合うように合成され、二以上の伝送帯域の裾に生じるリップルが小さくなり、出力レベルがフラットなＷＤＭ光信号が得られる。
【００２０】
また、上記のように信号帯域が二つ以上に分割されていなくても、最長励起波長よりも17〜18THz長い波長帯を信号光として用いている場合には、同様の励起波長構成を用いることで、信号帯域中に生じるリップルが小さくなり、出力レベルがフラットなＷＤＭ光信号が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】分布増幅用励起光源から出力される複数の励起波長を使用することにより、ＷＤＭ出力にリップルと谷が生ずることを示すラマン利得の説明図。
【図２】図１におけるリップルと谷の部分の拡大図。
【図３】本発明のラマン増幅用励起光源を使用して増幅されたＷＤＭ出力と従来技術のＷＤＭ出力を比較説明図。
【図４】図３のＳバンド部分の拡大図。
【図５】図３のＣバンド部分の拡大図。
【図６】（ａ）は従来のＷＤＭ伝送システムの説明図、（ｂ）は（ａ）のＷＤＭ伝送システムにおいて、３バンド伝送する場合の理想的な出力レベルの説明図、（ｃ）は３バンド伝送する場合のファイバロスのみを考慮した出力レベルの説明図、（ｄ）は３バンド伝送する場合の信号間ラマン効果のみを考慮した出力レベルの説明図。
【図７】 80kmの長さの光ファイバにおけるファイバロスの波長特性について示した説明図。
【図８】分布型のラマン増幅器を用いた場合に、設計対象とした波長帯域よりも長波長側の帯域に利得のリップルができることを示す説明図。

Claims

光伝送路に複数の励起光を導入して、二以上の信号帯域のＷＤＭ光信号の中から、最短波長帯域側からなる短波長側のＷＤＭ光信号を分布型のラマン光増幅器で光増幅する光増幅システムにおいて、前記ＷＤＭ光信号の信号帯域内に励起光の最長励起波長よりも 17 〜 18THz 長い波長帯が含まれ、前記複数の励起光の中の最長励起波長とその次に短い励起波長とを周波数で0.2〜1.4THz異なる波長間隔に設定することにより、前記短波長側の帯域に対するラマン増幅利得が前記最長励起波長よりも 17 〜 18THz 長波長側の波長を含む信号帯域内に与えるリップルを打ち消すことを特徴とするラマン光増幅システム。
請求項１記載のラマン光増幅システムにおいて、ＷＤＭ光信号の帯域がＳバンド、Ｃバンド、Ｌバンド中の二以上の信号帯域であることを特徴とするラマン光増幅システム。
請求項１又は請求項２記載のラマン光増幅システムにおいて、ＷＤＭ光信号の帯域がＳバンド、Ｃバンド、Ｌバンドの信号帯域であることを特徴とするラマン光増幅システム。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のラマン光増幅システムにおいて、それぞれの信号帯域の帯域幅が20nm以上であることを特徴とするラマン光増幅システム。